《工程地质学报》由中国科学院主管，中国科学院地质与地球物理研究所主办，依托于中国科学院页岩气与地质工程重点实验室和中国地质学会工程地质专业委员会，是我国工程地质学科综合性的高级学术期刊。中国工程院院士，国际工程地质与环境协会前主席王思敬研究员任本刊主编。《工程地质学报》被中文核心期刊，中国科技核心期刊，CSCD等数据库收录。1993年创刊，现为双月刊。

期刊目录

精彩看点

01

赵鲁庆等：黄土细观界面及其灾害效应研究初探

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黄土是第四纪以来形成的具有多孔隙弱胶结的特殊沉积物，受自然环境及人类工程活动影响，黄土体内分布大量不连续面，统称为黄土界面。黄土界面是黄土灾变的本底控制因素。依据界面灾害效应，黄土界面划分为巨观、宏观、细观和微观界面。黄土细观界面是指分割黄土块体的不连续面。本文通过野外调查，归纳出细观界面具有圆形状、对钩状、尖灭状及V形状的几何形态特征，组合特征表现为发散型的爪状、阶梯状、羽列状以及闭合型网格状。按成因分类为物理力学成因、生物活动成因、水土耦合成因、风化成因以及异相成因。黄土细观界面的发育演化是一个动态循环再生过程，具有时空特性、辐射特性，对土体具有分离、松动和软化渗透的灾变效应。本文针对黄土细观界面的初步探讨，旨在完善黄土界面灾变理论体系的科学基础，以期为黄土灾变机理研究提供科学参考依据。

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02

徐盼盼等：基于SEM多级化孔隙特征研究——以重塑黄土为例

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为了探究扫描电镜（SEM）下多尺度微观孔隙特征，确定孔隙定量分析的最佳放大倍数，利用IPP 6.0软件对12种不同放大倍数（包括100X、200X、300X、400X、500X、600X、800X、1000X、1200X、1500X、2000X、3000X）下8个不同干密度的重塑黄土试样的SEM图像进行孔隙多级化分析，并依据雷祥义的黄土孔隙分类标准对孔隙进行统计分类。结果表明：在放大倍数小于400X时，任何干密度试样的SEM图像都无法观察到微孔隙，在放大倍数大于1000X时，无法观察到大孔隙，而在放大倍数介于400~1000X时，基本可以观察到不同类型的孔隙；基于多元统计学中的聚类分析，得到放大倍数的分类结果与IPP 6.0软件对SEM图像的处理统计结果相一致；不同干密度试样多级化孔隙特征的差异主要是由土体密实度变化使得不同孔隙类型转化而引起的；随着放大倍数的增大，视域变小，大孔隙越难统计；反之，放大倍数越小，视域越大，微孔隙越容易被忽略；在综合考虑微孔隙和大孔隙的分布及其含量下，最佳观察倍数应介于500~800X之间。该研究不仅有助于揭示重塑黄土基于SEM多级化孔隙特征，同时对地质工程领域土体微结构定量表征具有借鉴价值。

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03

金 盼等：制样含水率影响红黏土强度特性的微观机理研究

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将制样含水率分别小于和大于最优含水率制备得到的红黏土（称为干侧样和湿侧样），通过轴平移技术（ATT）或蒸汽平衡技术（VET）施加吸力后，用非饱和土三轴仪开展同一净应力下的吸力控制三轴剪切试验，分析制样含水率对压实红黏土强度特性的影响。试验结果表明：无论是干侧样还是湿侧样，土体的峰值强度和剪胀量都随着吸力的增大而增大，且高吸力试样表现出明显的剪胀和软化力学特性。此外，相同吸力下，干侧样的峰值强度和剪胀量均大于相应湿侧样的试验结果，证实了制样含水率会对压实红黏土的力学特性产生重要影响。相同吸力和孔隙比的干侧样和湿侧样压汞试验结果表明，干侧样和湿侧样的孔径分布曲线存在明显差异，干侧样为双峰型孔径结构，湿侧样则为典型的单峰型孔径结构。进一步量化分析后确定，干侧样峰值强度大于相应的湿侧样，主要是由于干侧样的大孔径（d>0.2 μm）累计体积量小于相应湿侧样的大孔径累计量引起的。而且，土体的峰值强度随大孔径累积体积量的增大而呈指数减少。

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04

王 宇等：三轴循环荷载下土石混合体细观结构劣化实时CT扫描试验研究

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为了揭示土石混合体在三轴循环荷载作用下的结构劣化特征和细观损伤演化过程，采用自行设计的工业CT机配套加载装置对块石含量分别为30%，40%和50%和土石混合体试样进行了低围压实时CT扫描力学试验。重点研究了块石含量对宏观应力-应变曲线、滞回环形态、裂纹几何形态参数和剪胀效应的影响。试验结果表明：反复的循环加卸载导致试样的塑性应变逐渐增大，应力滞回环呈现出稀疏-密集-稀疏形态。在相同应力幅值下，土体基质中块石的存在影响滞回环的形态，随着块石含量的增大，滞回环的面积减小，块石含量较高时，土石间咬合作用形成的骨架效应增强，从而土石混合体结构弱化过程中的能量耗散相应减弱。采用图像处理算法对试样在不同加载周数下的块石和裂纹进行了识别、提取和分析，块石含量较高时裂纹的起裂要先于低含石量的试样，不同含石量土石混合体试样在相同加载周数下的损伤程度有所不同，裂纹的面积、长度、平均宽度和分形维数随块石含量的增大而减小。由于土体和块石的高度弹性不匹配，土石混合体试样的应变局部化现象导致试样剪胀行为的差异，裂纹的扩展和宏观破裂面的形成受块石含量影响较大，土石混合体体积剪胀效应随着块石含量的增加而减弱。研究结果有助于深入理解工程扰动作用下土石混合体的损伤劣化机制，可为土石混合体有关的工程建设及防灾减灾提供必要的理论支撑。

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05

付宏渊等：冻融循环下粉砂质泥岩强度劣化特性及细观机理研究

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为研究粉砂质泥岩在冻融循环作用下的强度劣化特性及细观机理，开展了不同冻融循环次数下的粉砂质泥岩试样单轴压缩试验和压汞试验，并对单轴压缩试验后的岩样破碎断口开展电镜扫描，得到了冻融循环次数对粉砂质泥岩的强度特性、破坏模式以及孔隙率的影响规律，进一步探讨了冻融循环下粉砂质泥岩强度劣化机理。研究结果表明：（1）随着冻融循环次数的增加，粉砂质泥岩单轴抗压强度与弹性模量均下降，单轴抗压强度的衰减速率不断降低，岩样破坏时应变不断增大，弹性模量衰减速率增大，粉砂质泥岩破坏形式由脆性向塑性转变。（2）随着冻融循环次数的增加，大孔孔隙率、中孔孔隙率与总孔隙率呈指数增加，并以中孔孔隙率的增加为主；随着冻融循环的继续进行，部分微孔转变为中孔，微孔孔隙率呈先增加后减小的趋势。（3）冻融循环下粉砂质泥岩单轴抗压强度与弹性模量下降的机理为水-冰相交替作用使岩体内部孔隙率增加，其中部分微孔连通转化为中孔，导致中孔孔隙率增加；可见对于冻融循环下的粉砂质泥岩而言，中孔孔隙率增加是导致其强度劣化的最主要因素。

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06

李志强等：含原生隐微裂隙岩石颗粒流模型构建及细观参数标定方法研究

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离散元仿真是研究裂隙岩石破坏机理最常用的手段之一，颗粒流模型的准确性及细观参数的合理性左右着数值仿真的质量。现有研究多以预设规则裂隙颗粒流模型为对象，侧重于模拟现象的深度解译，忽略了真实裂隙颗粒流模型构建及参数确定方法的介绍。鉴于此，本文以前人研究为基础，同时引入CT扫描及图像数字化等技术提出含隐微裂隙岩石颗粒流模型构建及细观参数标定方法，并以原生隐微裂隙发育的隐晶质玄武岩为例，对上述方法进行应用和验证。研究发现：CT扫描配合图像数字化技术能够实现试样内裂隙形态的精确刻画，可服务于含隐微裂隙岩石真实颗粒流模型的精细化构建。由于各细观参数的交互影响，初步确定的平行黏结模型细观参数仍需微调后方可使用。确定光滑节理模型细观参数时，应先根据已建模型定性分析不同倾角下宏观结果与细观参数间的响应。对于含原生闭合隐微裂隙的隐晶质玄武岩“平行黏结+光滑节理”的数值本构组合能够很好地描述其颗粒流模型接触间的力学性质。上述研究发现极大增强了含隐微裂隙岩石颗粒流模型构建的准确性及细观参数取值的透明性和合理性，同时可为内置多接触本构颗粒流模型细观参数的标定提供重要参考。

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07

任建喜等：静载下含预制裂隙煤岩力学特性及破坏特征试验研究

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含预制裂隙的煤岩，在外载荷作用下具有与完整煤岩不同的力学特性及破坏特征。采用金刚石线切割法对完整煤岩试样进行不同倾角（30°、45°、60°）的三维宏观裂隙预制，通过单轴与三轴压缩试验，结合声发射监测手段，进行裂隙煤岩在不同加载条件下的强度、变形、破坏模式、裂隙扩展规律和声发射特征的研究，探究具有冲击倾向性裂隙煤岩失稳破坏的规律。结果表明：完整煤岩强度、弹性模量与围压具有良好的线性关系，围压从0~16 MPa，强度提升了400%，其破坏模式为剪切破坏，剪切角度呈增大趋势。预制裂隙的存在降低煤岩强度，30°、45°、60°裂隙煤岩强度分别降低了13%、24%、37%，破坏时由裂隙尖端扩展翼型新裂隙，新裂隙沿最大主应力方向扩展与预制裂隙汇合贯通，煤岩发生失稳破坏。裂隙煤岩在围压增大到一定水平时发生“逆围压效应”，即围压越大，强度劣化越明显，当围压达到8 MPa，3种裂隙煤岩强度均降低了200%。完整煤岩在破坏阶段声发射强度达到极值，裂隙煤岩因裂隙扩展发育在各阶段会产生声发射信号激增点，可根据此判断裂隙煤岩的破坏程度及所处应力状态。

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08

王亚帆等：3D打印材料模拟脆性煤岩单轴加载力学特征的初步研究

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传统的岩石取样方法以及模具浇筑常受到人工操作误差及取样内部结构复杂差异大的影响，导致岩石试件获取的周期时间长，精度低，造成试样的力学试验结果离散性大。3D打印技术具有精度高、周期短、打印材料多样化等优点，考虑到岩石力学研究受到试件各向异性、结构面复杂、随机性高及试件制备存在误差等因素影响，为寻求能够模拟天然煤岩的3D打印材料，选取了聚乳酸塑料（PLA）、光敏树脂材料SLA600及Vero White Plus，以及覆膜砂粉末材料4种材料制备标准力学试验试件进行单轴压缩试验，获取了4种材料的3D打印试样的力学参数及应力-应变曲线，并对比分析了它们与煤岩的表观破裂模式的相似性。结果表明：光敏树脂材料Vero White Plus与砂岩岩样的峰值强度、杨氏模量、泊松比及应力-应变曲线整体趋势相近；覆膜砂材料与所选煤样的峰值强度、杨氏模量及应力-应变曲线相近；表观破坏模式方面，PLA材料未发生与煤岩相似的脆性破坏；两种光敏树脂材料均发生了拉张与剪切破裂，其中SLA600材料表现出局部膨胀性，Vero White Plus材料与SLA600相比更适合模拟高强度的脆性硬岩；而覆膜砂3D打印试件的破裂特征及力学特性与低强度软岩相似，可作为低强度的脆性煤体的3D打印相似材料。

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09

刘新荣等：含Z型相交裂隙岩体剪切力学行为研究

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采用水刀切割加工灰岩原样，开展含Z型相交裂隙试样的室内直剪试验，系统地研究了剪应力-剪位移曲线，分析了预制裂隙倾角和法向应力对含Z型相交裂隙试样强度、变形及裂纹扩展的影响，并阐明了含Z型相交裂隙试样破坏演化机制。研究表明：①剪应力-剪位移曲线可分为预制裂隙（孔隙）压实阶段（初期下凹）、准线性变形阶段（中期线性波动）、峰前不稳定断裂发展阶段（后期上凸）及峰后强度残余阶段（陡降）4个变形破坏阶段；②相同裂隙倾角下裂隙岩体的峰值剪应力随法向应力增大而增大（近线性），且相同法向压力下裂隙岩体的峰值剪应力随裂隙倾角增大而减小（趋势渐缓）；③裂隙宏观损伤裂纹演化过程可分为初始压密弹性阶段、裂纹扩展增长阶段及贯通断裂破坏阶段，且其破坏模式包括拉伸破坏、剪切破坏及拉剪混合破坏（拉伸-剪切贯通和剪切-拉伸-剪切贯通）。

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10

黄 达等：含走向异面断续裂隙岩体破裂行为及裂隙延伸尺寸效应研究

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自然岩体内部断续结构面的产状差异导致裂隙间岩桥破裂贯通成为一个复杂的三维岩石力学问题。为了探究裂隙的走向差异与尺寸效应对岩体力学行为的影响，开展了不同裂隙延伸尺寸下含走向异面断续裂隙类岩石材料的单轴压缩试验，结合CT扫描技术，分析了岩石走向差异角和尺寸效应对裂隙岩体破坏模式、岩桥贯通机制及力学特性的影响。研究表明：试样岩桥以外的端部主要由翼裂纹或反翼裂纹沿着荷载的方向扩展而引起破裂，岩桥区域的破裂模式受裂隙延伸尺寸和走向差异角综合影响，裂隙延伸尺寸的增加会使岩桥区域受拉因素变多，走向差异角在很大程度上减小岩桥的贯通率，并使岩桥区域贯通面的翘曲程度增大。随着裂隙延伸方向尺寸的增大，试样的峰值强度和弹性模量会随之减小然后趋于平缓，但是当裂隙增加了走向差异角后，峰值强度与弹性模量的变化规律更加复杂。走向差异角与裂隙延伸共同造成试样的整体三维不对称性，进一步影响了试样的峰值强度、弹性模量以及塑性。研究成果可为岩桥控制型复杂裂隙岩体工程的破坏机制和稳定性评价提供理论支撑。

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胡刘洋等：三峡库区消落带岩体劣化下危岩体长期变形破坏机理——以冠木岭为例

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三峡库区水位周期性变动导致消落带岩体劣化，加速了库区部分危岩体朝不稳定方向发展，潜在涌浪灾害威胁长江航道。本文以冠木岭危岩体为研究对象，阐述了冠木岭危岩体下部软弱层在收到上部荷载作用及库水波动影响下，岩体强度不断减弱，最终演化为倾倒滑移或基座压裂座滑的破坏模式。使用抗剪强度折减法计算了5种工况下随水位周期该危岩体的稳定性系数，结果表明：在现状自然工况下危岩体处于基本稳定状态，稳定性系数大约在1.3；在劣化工况下，强度以每个周期下降1%的速率进行折减，岩体劣化与强降雨+岩体劣化两种工况下，在20个水文周期的库水变动影响下，稳定性系数维持在1.1以上，处于基本稳定状态；库水+岩体劣化工况下稳定性系数由1.3下降到1.0，稳定性状态也从稳定状态过渡到极限平衡状态；库水+强降水+岩体劣化工况处于极限平衡-不稳定状态，在此种最不利条件下，危岩位移量达到11 m，稳定性系数下降到0.76，危岩处于不稳定状态；在经过长达20个水文周期的库水位变化后，考虑岩体劣化工况下的冠木岭危岩已处于极限平衡状态或不稳定状态，建议开展专项岩体劣化防治，提高危岩体稳定性，以保障航道安全。

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赵志强等：岩体原位直剪试验声发射特征及破坏机理研究

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声发射技术目前主要应用于小尺度岩石（≤10 cm）的破坏特征研究，但对大尺度岩石（≥70 cm）的破坏特征研究较少，大尺度岩石更接近工程实际，更能反映工程岩体的宏观特征。为探究大尺度岩石（≥70 cm）的裂隙分布、破坏过程和破裂机制的演化规律，在对软弱碳质黑云母片岩进行原位直剪试验时声监测声发射参数，并采用声发射参数分析、声发射波形分析、时频分析技术对声发射信号解析。分析发现：岩体的剪切破坏过程可分为3个阶段：（1）裂纹萌生（弹性变形）阶段，岩体中不存在或存在非常微弱的声发射事件。（2）裂纹扩展阶段，在岩体中观察到少量微裂纹并不断扩展，声发射事件累积，但总体数量较少。（3）破坏阶段，声发射事件显著增加，微裂纹继续扩展和贯通，直至形成宏观断裂。同时将基于振幅的统计指标b和基于r值的统计指标变异系数CV(r)值对比分析，表明CV(r)可以作为岩石断裂破坏强度的判据。本文研究结论如下：岩体受剪切荷载处首先出现声发射事件，随剪切荷载的增大新增的声发射事件逐渐前移，表明微破裂首先围绕在直剪试验岩体的受力部位附近。在岩体破坏阶段，微裂隙集中在局部区域，岩体产生应力集中现象。岩体声发射试验与直剪试验结合可应用于监测及预报工程岩体结构面动力剪切破坏行为特征，预测岩石破裂前兆并可作为现场直剪试验结果的相互验证的有利手段。

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孟桓羽等：陕西山阳“8·12”大型山体滑坡运动特征及数值模拟分析

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2015年8月12日，陕西省山阳县中村镇烟家沟村发生大规模山体滑坡，滑坡堆积体摧毁并掩埋了18间房屋，造成7人死亡，64人失踪。本文在大量野外地质调查的基础上，结合无人机航拍等技术，详细描述了山阳滑坡基本特征并对其进行工程地质分区，初步揭示滑坡的成因机制和运动过程。利用离散元软件PFC3D，对山阳滑坡运动全过程进行模拟，再现了滑坡体失稳后，在重力作用下沿视倾向启动、碰撞和堆积全过程。本文取得主要认识如下：（1）山阳滑坡属于典型的顺层岩质斜坡视倾向失稳，滑坡体长期顺层蠕滑，加之表水溶蚀作用，最终导致锁固段剪断发生整体视倾向失稳破坏；（2）滑坡体在运动过程中由于前部稳定山体的阻挡，运动方向发生了两次碰撞偏转，呈现出层层超覆、拆离运动和侧向挤滑等特殊运动堆积特征；（3）依据山阳滑坡的堆积特征与滑体结构分布特征，将山阳滑坡运动破坏过程划分为7个阶段：滑坡体裂缝发展-贯通阶段、锁固段剪断-滑体启动阶段、整体高速滑动阶段、碰撞“急刹车”制动阶段、拆离-侧向挤滑阶段、二次碰撞抛撒流动阶段和断壁区崩滑阶段；（4）数值模拟显示山阳滑坡从滑坡体启滑到最终停积用时仅35 s，滑体最大运动距离500 m，最大运动速度36.2 m·s-1。

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徐文杰：库岸滑坡涌浪链生灾害动力学研究进展

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随着大规模梯级水电工程的不断发展，库岸滑坡的稳定性及潜在的涌浪灾害将是影响水电工程（群）全生命周期安全运行的关键因素。本文分别从库岸边坡稳定性及滑坡涌浪研究两个方面，对目前国内外的相关研究成果进行了系统总结和分析。在库岸边坡稳定性研究方面，越来越多的研究集中于降雨、库水位变动等水动力环境下的库岸边坡的水-岩耦合作用及稳定性演化的分析方法方面。通过对滑坡涌浪的物理模型试验法、解析法及数值模拟法3大类方法的优缺点分析，随着数值计算技术的飞速发展其在滑坡涌浪链生灾害动力学分析方面体现出其强大的生命力。库岸滑坡从渐进破坏→启动→高速运动、涌浪→堆积、涌浪传播与爬坡等构成了滑坡涌浪灾害链的不同阶段，也是一个连续的灾害过程，而不同阶段灾害特点又有很大的差异。然而，目前通常将库岸滑坡稳定性分析和涌浪分析分割开来，从而不能很好地反应这一灾害链过程。基于高性能数值计算技术，从全过程的物理力学机制出发构建灾害链的模拟和分析方法，将是目前的发展趋势，也是从解决库岸滑坡涌浪链生灾害动力学分析的关键。

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杨小龙和王 刚：滑坡堆积体反粒序现象的离散元数值分析

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滑坡灾害调查发现，对于大型的高速远程滑坡，其堆积体中往往存在大粒径颗粒在上、小粒径颗粒在下的反粒序堆积现象。为了揭示大型滑坡反粒序堆积现象的机理和影响因素，借助离散元数值分析方法，研究分形维数、滑坡体积以及加速区长度对滑坡体内不同粒径颗粒移动过程的影响规律，并对鸡尾山滑坡进行模拟，分析其堆积体中反粒序堆积结构的形成原因。结果表明：滑坡体在滑动过程中因发生颗粒破碎而形成不同粒径大小的颗粒，在颗粒分选机制作用下，小粒径颗粒通过颗粒间的孔隙向滑坡体下方移动，大颗粒在剪切作用下越过小颗粒向滑坡体上方移动，最终在滑坡堆积体中形成反粒序堆积结构。颗粒分选过程主要通过动力筛分作用和剪切作用进行，其作用力大小与颗粒粒径大小和颗粒受到的上覆压力有关，分形维数越大、上覆压力越大，颗粒分选程度越小，反粒序堆积现象越不明显。

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王 颂等：基于SBAS-InSAR时序分析技术的甘肃省红会矿区地面沉降监测及其灾害发育特征研究

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为了定量描述红会矿区大规模地面变形灾害发育特征和监测矿区地表动态变形程度，本文基于遥感解译和现场调查，获取了矿区地面塌陷坑和地裂缝的空间分布，尺寸和数量；并利用2017年3月至2019年10月期间的32景Sentinel-1A数据开展了小基线集干涉（SBAS-InSAR）技术的矿区地面沉降时序监测。研究结果表明：快速沉降区集中在红会煤矿的采空区地表，与地裂缝空间分布位置相吻合，累积最大沉降量达170 mm；虽然环境恢复治理区修补了大量的塌陷坑和地裂缝，但仍以年均40~50 mm的速度继续沉降；人类聚集区地表整体呈缓慢下沉趋势，除受地下采煤影响之外，还可能与地下水过量开采有关，雨季时原本沉降的地面有明显回升。研究成果可为红会矿区群众搬迁安置、生态修复和地质灾害隐患治理等工作提供一定的科学依据和参考。

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赵其华等：四川叠溪松坪沟断层的厘定

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1933年8月25日四川叠溪发生MS7.5地震，一种代表性的观点认为松坪沟断层为此次地震的发震构造。而对于松坪沟断层的存在、发育分布以及其活动性，学者们至今仍存在一定的分歧。本文基于前人研究成果，对松坪沟中下游（松坪沟沟口至墨石寨）进行了详细的野外地质调查，并结合地球物理探测，证实了松坪沟断层的存在；松坪沟断层整体走向NW，沿松坪沟呈三段斜列式展布（NW段、中间段和SE段），其NW段倾向NE，中间段和SE段倾向SW，倾角约55°~80°；松坪沟断层以左旋走滑运动为主、兼逆冲性质，在距今两万年以来有过活动。最后通过对松坪沟流域地貌参数分析表明，该区地貌发育上处于幼年期晚期和壮年期，构造活动强烈，且松坪沟断层中间段和SE段的活动性较NW段强烈。

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李志清等：土石混合体大型直剪设备研发与应变锁骨强度特征试验研究

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土石混合体是一种介于均质土体和碎裂岩体之间的特殊工程地质材料，在我国分布广泛。本文总结了国内外现有的主要大型直剪仪的设计参数与功能优势，在克服传统直剪试验中存在的正应力不恒定、垂直荷载偏心、剪切破坏面固定及液压系统不稳定等缺陷基础上，研发了基于多尺度、蠕变、冻融与渗流多物理场控制条件下的SRM-1000型电机伺服控制大型土工抗剪强度实验设备，实现了直剪试验、斜剪试验、叠剪试验、冻融循环试验等功能。分别采用不同含石量（0、30%、50%、70%）、不同颗粒尺寸（L1、L2、L3、L4）试样，在不同垂直压力（50 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa）条件下开展了直剪变形与强度特性测试。采用铝丝监测了剪切带内块石间的力链结构特性，研究了块石压密、滑移、错动导致剪缩或剪胀的变化规律，揭示了不同条件下土石混合体的应变硬化与应变锁固强度特征。

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原 泽等：骨架防护黄土边坡坡面冲蚀模型试验研究

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西部黄土地区高边坡多采用骨架结构进行防护，但其服役期间容易产生土体侵蚀破坏，造成防护效力的局部丧失，严重者甚至可诱发垮塌灾害。通过开展人工模拟降雨冲蚀模型试验，对比分析了裸坡和骨架边坡的坡面冲蚀过程、含沙量、径流量及累计冲蚀量，探讨了骨架结构的防护效果，厘清了骨架关键部位处的坡面冲蚀规律，揭示了强降雨诱发骨架防护边坡侵蚀破坏机制。试验结果表明：骨架结构具有一定防护效力，但其框格边缘土体容易侵蚀破坏；随着降雨时间增长，裸坡和骨架边坡的含沙量、径流量及累计冲蚀量均逐渐增加。相比于裸坡，冲蚀60 min时骨架边坡的含沙量降低25%（坡比1︰1.5），21.4%（坡比1︰1.75），径流量降低33.6%（坡比1︰1.5），31.4%（坡比1︰1.75），累计冲蚀量降低43.6%（坡比1︰1.5），40.0%（坡比1︰1.75）；骨架关键部位，尤其是尖角边缘土体所承受的雨水冲刷作用较强，其冲蚀演化历程归纳为：溅蚀-片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀（初次冲蚀），或溅蚀-片蚀-切沟侵蚀（再次冲蚀）；骨架结构可限制土颗粒运移、削弱径流冲蚀，起到截流、挡水及分流作用，但也会在骨架关键部位处产生较为明显的边缘汇流现象，容易使得骨架支撑土体的侵蚀破坏，造成骨架结构的局部悬空。研究成果可为黄土地区路堤边坡拱形骨架防护的优化设计与现场施工提供参考。

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夏 敏等：反倾边坡块状倾倒-滑移复合型大变形机理研究——以某水电站大变形岸坡为例

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本文以某水电站大变形岸坡为例，在深入研究岸坡所处的地质背景基础上，调查了岸坡大变形破坏模式，包括“下沉-楔入”破坏、塌滑破坏、倾倒拉裂变形、深部岩体“张裂”。基于物理模拟试验揭示了边坡变形破坏模式受控于多组结构面控制，即表现为花岗岩板裂岩体沿陡倾坡内组结构面倾倒、沿陡倾坡外组结构面拉张、下沉，倾倒导致块状岩体根部折断，折断面追踪坡体内中缓倾角结构面且伴有剪切蠕滑；随变形的加剧，倾倒折断追踪坡体已有陡缓结构面而逐渐形成宏观的连续破裂面，岩体深部变形边界具有典型的阶梯状形态。在岸坡变形破坏模式的地质分析及物理模拟基础上，对岸坡大变形成因进行了分析，并阐明了岩质大变形岸坡形成演化机制。研究表明现今岸坡大变形机制为上部楔入-倾倒产生的推挤性变形与下部鼓张、倾倒性牵引变形的复合变形机制，地质力学模式概括为：块状倾倒-滑移复合型变形破坏模式。

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廖伯富等：非均质断层破碎带盾构开挖面极限支护力上限解

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盾构施工穿越断层破碎带具有普遍性，而现有的黏聚力沿深度线性变化模型不能充分反应断层破碎带的倾斜性和非均质性，针对这一问题，引入非均质方向角和非均质系数角分别描述断层破碎带的倾斜性、非均质性和非均质系数大小，提出空间非均质分布函数模型。将模型应用于极限分析上限法，推导了盾构穿越断层破碎带隧道开挖面极限支护压力的计算公式，通过算例和工程实例验证了空间非均质分布函数模型的合理性，分析了在不同非均质方向下内摩擦角、黏聚力、埋深比、非均质系数对开挖面稳定性的影响。结果表明：非均质系数角α=90°时，非均质方向角μ的变化对隧道开挖面支护压力无影响；非均质方向角μ≠0°且非均质系数ρ>0时，开挖面支护压力随非均质方向角、内摩擦角、黏聚力、埋深比、非均质系数的增加而减小；非均质方向角μ=0°且H/D≥1时，开挖面支护压力不受埋深比变化影响。非均质方向角对破坏模式形状的影响大于对破坏范围的影响，内摩擦角对破坏模式的形状和范围均有较大影响，非均质方向角和内摩擦角的增大使得开挖面前方塌落体由拱顶往下滑的趋势转变为由前方滑落，针对不同非均质方向角和内摩擦角的断层破碎带的加固侧重点应有所不同。研究结果为确定断层破碎带中盾构开挖面极限支护压力提供了一种可行的计算方法。

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乔 梁等：基于砂浆钻进的随钻机械参数监测试验研究

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隧道超前钻探测试是获取掌子面前方地质情况的重要手段，钻进参数与岩体性质具有一定的相关性。本文为了探究超前钻探中的钻进参数与不同岩体强度之间的响应关系，建立能定量表征岩体单轴抗压强度的数学模型，利用安装有钻进智能感知系统的ZS-100型钻孔取样机对不同强度等级的水泥砂浆试样进行钻孔试验。试验过程中对两组试样分别设置不同的钻头转速（300 r·min-1、400 r·min-1），监测钻进过程中钻进扭矩、钻进压力、钻进速率等随钻参数的变化趋势，研究结果表明：钻机智能感知系统在钻孔过程中监测到的随钻参数在钻进准备阶段、钻进岩样阶段和提升钻头阶段3个阶段均有明显的响应特征；随钻参数的响应情况与试样的强度等级相关性高，水泥砂浆强度等级越高，钻进过程中钻头受到的扭矩和钻进压力越大，钻进速率越慢；钻取的岩芯与随钻参数的变化情况高度匹配，表明钻进智能感知系统监测结果精准性高；通过将测试结果进行单轴抗压强度预测模型反演，发现扭矩、钻进压力、钻进速率3个参数与单轴抗压强度之间存在明显的指数函数关系，证实了钻进智能感知系统的实用性和有效性，为岩石单轴抗压强度预测和超前智能钻探设备的应用提供科学的参考依据。

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韩伟歌等：层理面强度对水力裂缝缝网演化影响研究

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页岩气、煤层气等非常规油气储层层理面较为发育，而不同地域层理面胶结程度具有差异性，揭示层理面强度对水力裂缝的影响机制，对理解水力压裂缝网形成演化具有重要意义。基于ABAQUS有限元软件，利用Python编程建立了含层理面的全局嵌入0厚度cohesive单元模型，基于该模型研究了层理面强度对水力裂缝扩展的影响，进一步结合MATLAB编程实现了压裂过程的声发射（AE）模拟，为精细化研究裂缝扩展过程提供了重要手段。通过分析数值模拟结果及声发射数据可知：水力裂缝的扩展路径由最大主应力和层理面共同决定，层理面强度决定了两者影响比重，层理面强度越弱，对水力裂缝的捕获能力则越强，裂缝扩展路径将由层理面主导，层理面强度适中时在层理面和地应力共同作用下可产生顺层-穿层交错复杂裂缝网络，压裂效果最佳。顺层破裂裂缝表现为低缝宽剪切裂缝，地应力作用下不易闭合，对支撑剂强度要求较低，穿层裂缝为大缝宽拉张裂缝，有利于支撑剂的运移填充。矿物非均质性可导致裂缝的非同步扩展，间接影响裂缝的复杂程度。水力压裂施工设计时可针对不同层理面强度储层，差异化压裂设计，从而实现非常规致密油气的高效开采。

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余 莉等：泥质水合物储层防砂砾石的渗透损伤试验研究

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针对高泥质水合物储层，其分解过程中会产生大量的游离砂，在气-液渗流作用下发生运移，容易导致砾石充填防砂介质渗透性降低，即渗透损伤，使得产能下降并影响防砂砾石层的长期有效性。为了探究防砂砾石在不同影响因素下的渗透损伤情况，本文采用混合正交试验，通过自行研制的阻砂试验系统进行不同储层含水量、试验压力和砾石规格的阻砂试验并测量试验前后防砂介质的渗透系数，观察阻砂试验现象和分析渗流规律和渗透损伤规律。结果表明，由于粉细砂的运移，防砂砾石层经历由通到堵再到通的过程，因此阻砂试验渗流分为4个阶段：初期渗流阶段（无堵塞）→稳定渗流阶段（逐渐堵塞）→气、液渗流阶段（突然疏通）→气体渗流阶段（通）；储层含水量、试验压力和砾石粒径较大时，储层中的粉细砂运移更容易，出砂情况更为严重，砾石防砂层的渗透损伤较严重，但储层含水量大于125%时，渗透损伤比反而下降；影响渗透损伤程度大小排序为：砾石规格>试验压力>储层含水量，砾石规格对防砂介质渗透损伤的影响为主控因素，最佳砾石中值比D50/d50为23.6，有利于防砂和产气，研究结果为砾石充填的防砂介质渗透损伤研究提供参考。

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毛振国等：下组煤首采面综放开采受上组煤老空水威胁程度研究

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为了探究左权五里堠煤业有限公司上组煤5号煤层老空水是否对下组煤15号煤层首采面综放开采造成突水水害威胁，以下组煤首采面为背景，系统分析了研究区地质及水文地质条件，建立了两煤层开采后顶底板变形破坏空间分布特征模型，提出了老空水是否威胁下组煤综放开采的3个可能条件。在此基础上，采用具有针对性的经验公式和数值模拟相结合的方法，综合获得了下组煤15号煤层首采面最大导水裂隙带高度和上组煤5号煤层底板最大破坏深度量化参数，并与下组煤首采面附近施工的地面钻孔揭露这两层煤间距进行对比。认为下组煤15号煤层开采后，通过导水裂隙带将会波及到上组煤采动底板破坏带内部，在正常条件下可能与上组煤5号煤层老空水导通，建议开采前要进行提前探查和疏放。研究结果对下组煤首采工作面顶板老空水害防治具有很好的参考价值。

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窦金熙等：考虑渗滤效应的全风化花岗岩体脉动注浆扩散规律

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脉动注浆作为深厚覆盖层防渗加固处理的新工艺，尽管已得到一定应用，但脉动压力作用下相应浆液的扩散规律尚不明确。基于脉动注浆理论模型，推导了脉动注浆浆液扩散运移解析方程；采用数值模拟构造脉动周期压力变化模型，依托COMSOL多物理场耦合平台结合MATLAB，开发了考虑渗滤效应的脉动注浆扩散数值模拟程序，模拟脉动注浆的“浆-土”耦合作用过程；并通过自设计的脉动和稳压注浆模拟试验装置，对比脉动注浆与稳压注浆的浆液扩散差异；通过以上方法的相互验证，揭示了颗粒悬浮液流体在脉动压力作用下于全风化花岗岩体的扩散基本规律。研究结果表明：在全风化花岗岩体中，稳压注浆容易劈裂形成浆脉，扩散渗滤范围小，浆液扩散不可控；脉动压力控制下浆液的扩散可以形成有效的加固圈和浆泡，渗滤范围广；理论计算、室内试验、数值模拟所得浆液扩散运移距离一致，上下限误差均在合理范围之内，建立的数值模型和推导的理论公式较好地描述了脉动压力控制下浆液扩散过程和分布。研究成果可为脉动注浆防渗加固、数值模拟及工程实践提供较强的指导意义。

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苟富刚等：连云港滨海地区沉积物含盐特征及其对工程基础的影响

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土体含盐特征是环境演化、工程地基基础设计和城市绿地建设的重要参考指标。通过采集连云港滨海地区土样616件，根据测试结果以及土层划分结果对研究区80 m以浅土层含盐特征进行了系统分析。研究结果表明：80 m以浅土层盐分主要受3次海侵控制，盐分以NaCl为主，其中Cl-含量占比最高达到了62.01%，NaCl含量占比最高达到了94.25%。各土层含盐量介于0.020% ~7.149%。全新世土层含盐量高，以中盐渍土为主。随着深度的增加，土体含盐量有着递减的趋势。含盐量最高土层出现在2-1层黏土中。更新世土层含盐量较高，除了8-2砂层外，均有弱盐渍土出现。受海侵影响，海相土层含盐量均高于其上覆和下伏土层。海侵对下伏地层具有侵染作用，使得陆相地层含盐量增加。同一层组的土层细粒土含盐量一般大于砂土。各土层ESR（交换性钠）值较高，均大于当地地表淡水SAR（钠吸附比）。ESR最大值103出现在3-1软土层，为当地地表淡水ESR值的32倍。各土层统计平均值γMg/γCa范围值为0.80~2.67，均大于当地地表淡水的γMg/γCa值，说明各土层不同程度受到海水入侵的影响。各层土γMg/γCa最大值出现在3-1软土层，说明该层土沉积受控于海侵。各层土pH值均大于7.7，浅部2-1层与3-1层pH值高，土体改良需施加酸性或者钙质改良剂。各土层易溶盐的腐蚀性主要表现在Cl-对混凝土结构中钢筋的腐蚀性，强腐蚀土层主要分布在25 m以浅土层，对应土层为3-1层软土和2-1层黏土。给出了土体中Cl-对混凝土结构中钢筋的腐蚀性界限含盐量，工程建设中应注意基础防腐工作。

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何志超和徐永福：长江漫滩沉积软土地基处理施工灾变机制

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长江漫滩沉积软土为第四系以来新近河流漫滩相沉积物，成分以粉质黏土、粉细砂、细砂为主，表现为高压缩性、低强度、易触变，在长江漫滩相软土地基上兴建高速公路、高速铁路等基础设施，需要对软土地基进行加固处理。地基处理施工引起长江漫滩相软土产生类似于液化的“触变”现象，导致软土地基产生灾变破坏。本文依托南沿江高速铁路软土地基处理工程，对水泥搅拌桩施工引起的长江漫滩相软土地基灾变现象进行总结，软土地基灾变现象主要为搅拌桩顶下沉、搅拌桩钻芯孔内喷水冒浆、地基开裂破坏和地基沉降大且速度快，沉降不收敛。针对长江漫滩相软土地基处理的水泥搅拌桩施工，通过现场监测软土的土压力、超孔隙水压力和深层水平位移，评价搅拌桩施工对软土的影响程度，提出长江漫滩相软土地基灾变的判据，分析软土物理力学性质的变异特性。

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张志龙和王红雨：饱和欠固结土竖井地基固结分析——以坝前淤积土为例

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淤地坝在黄河中上游水土流失治理中发挥着重要作用，而“坝前淤积面加坝”是除险加固病险淤地坝常用的一种施工方法。针对饱和欠固结状态的坝前淤积土大变形非线性计算问题，文中采用分段线性方法构建了饱和欠固结土竖井地基固结模型（RSUC）并编写了Fortran计算程序。在验证新建模型准确性的基础上，对比分析了欠固结土与正常固结土竖井地基固结计算结果的差异。通过工程案例分析了淤积土的自重固结过程，讨论了增设塑料排水板对淤积土堆载固结的影响。结果表明，计入欠固结土前期未消散的超静孔隙水压力，使得欠固结土竖井地基的固结速度比正常固结竖井地基慢；欠固结淤积土在晾晒期间其体内孔隙比、超静孔压随深度呈非线性变化，底部固结速度、沉降值相对较大；布设塑料排水板可以减缓堆载引起的淤积土坝基中超静孔隙水压力的峰值，加速淤积土的固结速度、减小工后沉降，增加坝基的稳定性。

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肖成志等：季冻区环境温度变化对加筋土挡墙内部温度场的影响研究

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季冻区环境温度周期性变化对加筋土挡墙性能的影响明显，基于瞬态热传导控制方程，考虑挡墙边界太阳辐射和对流影响，推导了用于分析挡墙温度分布特征的二维有限差分解，通过挡墙模型试验对比验证了数值解的正确性，进而研究面板厚度、路面结构层厚度和墙高等因素对挡墙温度场影响。结果表明：挡墙边界附近温度随环境温度周期性变化呈现波动变化，并明显滞后于环境温度；挡墙内温度变化区域主要位于距面板和路面结构层底部3 m内，且区域化分布特征显著，距面板背部和路面层0~1 m和1~3 m的区域分别为温度变化敏感区和缓和区；增加面板厚度或路面结构层厚度，对挡墙温度区域化特征影响不大，但对温度敏感区的温度滞后效应影响显著；保持墙后尺寸不变，降低墙高对面板附近温度敏感区水平向温度梯度影响不大，而对垂直方向温度梯度影响显著。研究结果将为后续加筋土挡墙长期变形及稳定性分析奠定理论基础。

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张根宝等：基于离散元的GFRP筋-水泥土界面黏结特性分析

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加筋水泥土结构的承载性能取决于筋体-水泥土界面的黏结性能。为深入探究GFRP筋-水泥土界面黏结性能的发挥机制，采用国产矩阵离散元软件MatDEM对水泥土中GFRP筋拉拔试验进行了数值模拟。首先，将数值模拟得到的荷载-位移曲线与试验结果进行对比，验证了数值模型的可靠性；然后，通过模拟计算分析筋体-水泥土界面位移场演化、剪切带发展及胶结破坏演化规律，从细观上揭示了GFRP筋-水泥土界面黏结滑移机理；最后，通过参数分析研究了GFRP筋体肋形态特征对界面黏结滑移特性的影响规律。研究结果表明：（1）GFRP筋-水泥土界面黏结滑移全过程发生两次剪切破坏，当拉拔位移至4 mm时发生第1次剪切破坏，当拉拔位移为10 mm时发生第2次剪切破坏；（2）剪切带厚度与剪切颗粒数随拉拔位移的增加总体呈上升趋势，在拉拔初期上升趋势相对明显，随着界面滑移发展上升趋势逐渐减缓；（3）胶结破坏点随着拉拔位移的增加逐渐从界面处沿径向往两侧水泥土扩展，胶结破坏曲线与荷载-位移曲线都存在分段现象，且两者之间存在对应关系。（4）GFRP筋体的肋距主要影响界面荷载峰值和谷值对应的拉拔位移，肋高对界面荷载峰值和谷值显著影响，且在恒定肋距下，存在最优肋高可最大程度调动界面黏结强度。研究成果可以为加筋水泥土结构界面承载设计计算实践提供必要参考。

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THE

END

排版：徐冰冰（中国科学院地质地球所）

校对：马洪伟（天津外国语大学）